开关电源的结构和基本原理ppt

Half Brick
14
G：二次电源产品的图片（DC/DC）
15
彩电开关稳压电源
1.3 开关稳压电源的特点
1.3.1 优点
1.效率高。一般在70～90%以上。而相应的线性稳压电源的效 率仅有50%左右。 2.体积小、重量轻，随着频率的提高，收效更显著。 3.稳压范围广，一般交流输入80～265V，负载作大幅度变化时， 性能很好。 4.噪声低，声频在20kHz以上时，已是人耳听不到的超声波， 而开关电源的工作频率一般都大于此频率； 5.性能灵活，通过输出隔离变压器，可得到低压大电流、高压 小电流；一个开关控制的一路输入可得到多路输出以及同号、 反号等输出； 6.电压维持时间长，为了适应交流停电时，计算机、现代自动 化控制设备电源转换的需要，开关电源可在几十毫秒内保证仍 有电压输出。 7.可靠性大，当开关损坏时，也不会有危及负载的高电压出现。
A：一次电源产品的图片（AC/DC）
10
源自文库
B：工业电源产品的图片—标准产品（AC/DC）
11
C：工业电源产品的图片（AC/DC）
12
E：工业电源产品的图片（AC/DC）
13
F：二次电源产品的图片（DC/DC）--标准转换类
Full Brick
Half Brick
1/4 Brick
1/8 Brick
中心思想：用提高工作频率等手段来提高电源的功率 密度，进而达到减少变压器的体积和重量的目的。采 用开关变换的显著优点是大大提高了电能的转换效率， 典型的开关电源效率为70%-80%，
稳定原理：依赖对脉冲宽度的改变来实现输出电压 的稳定，称做脉宽调制PWM。
2.1 高频开关电源的基本结构
共轭滤
波器
220V交流 电压输入
（1）：第一大类：AC/DC开关电源； 开关电源
（2）：第二大类：DC/DC开关电源； （3）：第三大类：DC/AC开关电源； 逆变器 （4）：第四大类：AC/AC开关电源。 变频器
• 按开关管和输出之间是否有变压器隔离可分为下列 两大类：
（1）：第一大类：无变压器的非隔离式； （2）：第二大类：有变压器的隔离式。
图1-4 晶体管串联式开关稳压电源
随着电力电子技术的发展，大功率开关晶体管、快恢 复二极管及其它元器件的电压得到很大的提高，这为取消 稳压电源中的工频变压器，发展高频开关电源创造了条件。
它使电源在小型化、轻量化、高效率等方面又迈进了 一步。
图1-5 无工频变压器的开关电源原理框图
常见开关电源图片
– 电源调整管工作在放大状态; – 效率低，损耗大，温升高。
• 开关电源：
– 电源调整管工作在开关状态的电源 ; – 具有高功率密度、重量轻、体积小。
电源调整管
开关管K
输入
负载RL
输入
储能 元件
负载 RL
图1-1串联线性电源模型图
图1-2开关电源模型图
1.1.3 开关电源的分类：
• 按变换方式可分为下列四大类：
1.3.2 开关稳压电源的不足之处
1.输出纹波较大，约有10～100mV的峰峰值； 2.脉冲宽度调制式的电路中，电压、电流变化率大； 3.控制电路比较复杂，对元器件要求高； 4.动态响应时间至少要大于一个开关周期，不如串联 式晶体管线性稳压电源。
二、 开关电源的基本工作原理
功能：通过高频开关技术将输入较高的交流电压(AC) 转换为电子或电器设备工作所需要的直流电压(DC) 。
交流电压500V档
5.常用EMI电路:
通常有两级EMI
图2.3 两级EMI电路图
2.2.2、高压整流滤波电路
1.电路组成：
由一个全桥（由四个二极管组 成）和两个高压电解电容组成。把 220V交流市电转换成290V直流电。
图2.3单相桥式整流电路
2.整流电路工作原理
当正半周时，二极管D1、D3 导通，在负载电阻上得到正弦波的 正半周。
1.1 电源及开关电源
1.1.1 电源是什么？
将电网或电池的一次电能，转换为符合电子设备要 求的二次电能，这样的变换设备便是电源。
电源是一切电子设备的心脏，没有电源，电子设备 就不可能工作。
电源常 用的连 接方式
串联线性电源 高频开关电源
4
1.1.2 串联线性电源与开关电源的区分
• 串联线性电源：
S1
L2
C1 0.1u
C02 0.1u
至整流滤 波电路
F1 T2.5A
图2-2 EMI原理图
• 2.作用：双向滤波
– 避免电网供电线引入高频脉冲影响电子电路； – 防止开关电源对电网造成污染。
3.工作原理：
对高频干扰信号而言，电容呈短路，而电 感则呈开路。高频干扰被电容短路。
220V 市电
S1
L C1 0.1u
整流 滤波
开关调 整管
储能 元件
脉冲整 流滤波
比较 放大
取样 电路
功能：将220V交流电
压转换为电路所需要的 基准 各种稳定的直流电。
图2-1 高频变压器开关电源基本功能框图
2.2 输入共轭滤波及整流 2.2.1、进线抗电磁干扰电路（EMI）
• 1.电路组成：由一个线圈和两个电容组成
220V 市电
当负半周时二极管D2、D4导通， 在负载电阻上得到正弦波的负半周。
在负载电阻上正负半周经过合成， 得到的是同一个方向的单向脉动电压。
青岛科技大学
总目录
第一章 概论(1课时) 第二章 开关电源的基本原理 (2课时) 第三章 开关电路的PWM控制原理(2课时) 第四章 电路拓扑的使用选择(2课时) 第五章 元器件的实用选择(2课时) 第六章 软开关新技术(2课时)
高频开关电源设计
自动化与电子工程学院 电子信息科学与技术教研室
一、 概论
C2 0.1u
至整流滤 波电路
F1 T2.5A
对50Hz低频而言，电容呈开路，而电感则
呈短路。因此，50Hz市电可以顺利通过。
220V 市电
S1
L
C1 0.1u
C2 0.1u
至整流滤 波电路
F1 T2.5A
4.输入220V交流电压的检测
220V交流 输入
共轭滤波器
正常值: 220V±15%(187V~253V)
6
1.2 直流稳压电源 1.2.1 直流稳压电源的发展
直流稳压电源是电子、电器、自动化设备中最基本的部分。 传统的稳压电源是采用串联式线性转换方法设计制作的。
图1-3 晶体管串联式线性稳压电源
当今计算机及自动化设备上大多数控制电源都向低压 大电流、高效率、重量轻、体积小的方向发展。在这种要 求面前首先得到发展的是晶体管串联式开关稳压电源。